Esattamente 30 anni dopo la prima osservazione storica della Nebulosa del Granchio ad energie TeV, che ha aperto l'era dell'astronomia TeV con l'Imaging Atmospheric Cherenkov Technique (IACT), è stato raggiunto un altro progresso nella tecnologia IACT. Il telescopio ASTRI-Horn Cherenkov, basato sull'innovativa configurazione a doppio specchio Schwarzschild-Couder e dotato di un'innovativa fotocamera, ha rilevato per la prima volta la Nebulosa del Granchio a energie TeV, dimostrare la fattibilità di questa tecnologia.

Nel 1989, la primissima rilevazione della Nebulosa del Granchio ad energie TeV (circa un trilione di volte l'energia della luce visibile) è stata ottenuta con il telescopio Whipple. Questa scoperta fu l'inizio dell'astronomia TeV, quale, con la sua rapida crescita, ha portato alla rilevazione di circa 200 sorgenti di raggi gamma da altri rilevatori terrestri come H.E.S.S., MAGIC e VERITAS e ha aperto la strada alla prossima generazione:il Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO). Perché i raggi gamma non arrivano mai sulla superficie terrestre, questi strumenti utilizzano la tecnica di imaging atmosferico Cherenkov (IACT) per rilevare il sottoprodotto dell'interazione dei raggi gamma con l'atmosfera:la luce Cherenkov. L'interazione produce cascate di particelle subatomiche:queste particelle altamente energetiche possono viaggiare più velocemente della velocità della luce, che provoca un debole ed estremamente breve (dell'ordine di un miliardesimo di secondo!) lampo di luce bluastra. telescopi Cherenkov, fin dall'inizio, sono stati costruiti seguendo un tipico design ottico in cui la luce viene riflessa dallo specchio del telescopio per essere catturata dalla fotocamera e quindi viene convertita in un segnale elettrico che viene digitalizzato e trasmesso per registrare l'immagine della luce.

L'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) guida il progetto ASTRI (Astrofisica con Specchi a Tecnologia Replicante Italiana) finalizzato alla progettazione, implementazione e implementazione di un nuovo prototipo di telescopio end-to-end proposto per i telescopi di piccole dimensioni (SST) CTA. Questo telescopio Cherenkov, denominato ASTRI-Horn (in onore di Guido Horn d'Arturo un astronomo italiano che per primo propose nel secolo scorso la tecnologia degli specchi tassellati per l'astronomia), sta adottando una configurazione ottica a doppio specchio Schwarzschild-Couder ad ampio campo (10°x10°) ed è dotato di un innovativa fotocamera fotomoltiplicatore al silicio (SiPM) gestita da un'elettronica di lettura molto veloce. Il prototipo ASTRI-Corno, situato sull'Etna (Italia) presso la stazione di osservazione INAF "M.C. Fracastoro", è stato concepito come un progetto end-to-end che comprende l'intera catena di archiviazione ed elaborazione dei dati, dai dati grezzi fino ai prodotti scientifici finali.

Le osservazioni della Nebulosa del Granchio sono state effettuate tra dicembre 2018 e gennaio 2019, durante la fase di verifica del telescopio ASTRI-Horn, per un tempo totale di osservazione di circa 29 ore, suddiviso in esposizione della sorgente in asse e fuori asse. Il sistema di telecamere era ancora in fase di valutazione, e la sua funzionalità non è stata sfruttata appieno. Inoltre, a causa delle recenti eruzioni del vulcano Etna, l'efficienza di riflessione dello specchio è stata parzialmente ridotta. Nonostante tali limitazioni della fotocamera e degli specchi, le osservazioni hanno prodotto il rilevamento della Nebulosa del Granchio con una significatività statistica di 5,4 s al di sopra di una soglia di energia di circa 3,5 TeV, sondare definitivamente le nuove tecnologie e aprire una nuova era per IACT.

“Il risultato ottenuto da ASTRI è un traguardo importante per le tecnologie IACT. Sta dimostrando che la configurazione dual mirror, proposta per la prima volta dal grande astrofisico tedesco Karl Schwarzschild più di un secolo fa, sta andando bene. Ora è possibile ottenere un campo visivo molto ampio con un design del telescopio Cherenkov molto più compatto, osservando facilmente raggi gamma cosmici molto energetici fino a poche centinaia di TeV" afferma Giovanni Pareschi, astronomo presso l'INAF-Milano e ricercatore principale del progetto ASTRI.

Sono necessarie tre classi di telescopi per coprire l'intero intervallo di energia CTA (da 20 GeV a 300 TeV):i telescopi di medie dimensioni (parabola da 12 m di diametro) copriranno l'intervallo di energia centrale del CTA (da 100 GeV a 10 TeV) mentre i telescopi di grandi dimensioni (23 m) e telescopi di piccole dimensioni (4 m) o SST sono previsti per estendere la gamma di energia al di sotto di 100 GeV e al di sopra di pochi TeV, rispettivamente. Il telescopio ASTRI-Horn è uno dei tre progetti SST proposti in fase di prototipazione e test per l'array dell'emisfero meridionale di CTA.

"CTA ha esplorato la tecnologia dual-mirror fin dall'inizio del progetto, e alcuni prototipi sono stati realizzati utilizzando tale approccio:l'ASTRI-Horn e il GCT per l'SST e l'SCT per il Medium-Sized Telescope, "dice Federico Ferrini, Direttore Generale dell'Osservatorio CTA (CTAO). "Il risultato ottenuto dal telescopio ASTRI-Horn è molto incoraggiante e conferma il potenziale di progresso tecnologico per l'astronomia Cherenkov".